CN210775839U - 一种基于apa超声波雷达的测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于APA超声波雷达的测距装置，包括：APA超声波探头、APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器，其中APA超声波探头与APA超声波处理器相连，APA超声波处理器与MCU处理器相连，MCU处理器与CAN收发器相连，CAN收发器通过CAN总线与车载终端相连；本实用新型把超声波探头和超声波处理模块集成在一个结构内，该结构便于安装，同时直接把处理后的数据通过CAN总线方式传输给车载终端设备，解决了超声波信号长距离传输容易受到干扰的问题，既提高了处理速率，又降低干扰问题，并且大幅度提高绕车一周评判正确率。

Description

一种基于APA超声波雷达的测距装置

技术领域

本实用新型涉及一种雷达测距装置，具体涉及一种基于APA超声波雷达的测距装置。

背景技术

超声波雷达是一款极其常见的传感器。它是汽车驻车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示器告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。它的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。

常见的超声波雷达有两种。第一种是安装在汽车前后保险杠上的，也就是用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达，这种雷达业内称为UPA,探测距离一般在15-250cm之间；第二种是安装在汽车侧面的，用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达，业内称为APA，探测距离一般在30-500cm之间。所以超声波雷达也被广泛应用在机动车驾驶人科目中，比如科目三道路驾驶技能考试学员绕车一周检测等。

现有的科目三道路驾驶技能考试中学员绕车一周检测采用UPA超声波雷达，如图1所示，UPA探头通过单独的长距离线路与车载终端相连接，导致反馈信号与处理分离机制，即反馈的模拟信号长距离传输到车载终端再进行处理，这种方式由于车内环境复杂，模拟信号传输距离远，干扰大，导致性能不是很稳定，容易出现误判漏判现象，影响评判系统的及时性和可靠性。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型公开了一种基于APA超声波雷达的测距装置，该设备把超声波探头和超声波处理模块集成在一个结构内，该结构便于安装，同时直接把处理后的数据通过CAN总线方式传输给车载终端设备，避免了模拟信号长距离传感干扰现象，解决了现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于APA超声波雷达的测距装置，该测距装置包括APA超声波探头、APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器，其中APA探头与APA处理器相连，APA处理器与MCU相连，MCU与CAN收发器相连，CAN收发器通过CAN总线与车载终端相连。

进一步的，APA超声波探头选用村田MA48AF15-20N，工作频率48kHZ,超声波发射角度60度，最远探测距离可达6米，有效稳定距离0.2米到5米。

进一步的，APA超声波处理器选用ELMOS公司E524.09芯片，信号路径现在支持10cm至600cm之间的距离测量，该芯片支持STC(灵敏度时间控制)、ATG(自动阈值生成)、NFTG(近距离阈值生成)和EPD(回波峰值检测,改善距离测量精度)等附加功能，这些功能可以提供支持更好的适应性和优化性能，并且芯片具备供电电压监测、芯片温度、通信错误检测、延时时间的测量和频率偏差等数字诊断功能，确保传感器的可靠工作，相关的应用参数设置也可以在产线标定的时候存储在EEPROM中。E524.09芯片的3线接口具有用于数据传输的专用I/O线。

进一步的，MCU处理器选用ST公司STM32F103C8T6芯片，增强型32位ARM内核，最高72MHz工作频率，可以及时处理超声芯片的反馈信号，并且集成有CAN通信接口，通过CAN收发器SN65HVD230QD可以长距离稳定有效的传输数据，抗干扰能力有较大提升，并且一条CAN总线可以挂载多个设备，提高了可靠性，降低了整个网络的成本。

进一步的，APA处理器、MCU处理器和CAN收发器封装在一个控制主板上。

进一步的，APA超声波探头与APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器安装在一个盒体内。

进一步的，该雷达测距装置还包括电源单元，电源单元给APA处理器、MCU处理器、CAN收发器、APA探头供电。

有益效果：本实用新型提供的一种基于APA超声波雷达的测距装置，相对于现有技术，具有以下优点：

1、本实用新型采用APA超声波探头和控制处理主板一体化结构设计，结构巧妙，便于安装；2、本实用新型采用APA超声波探头和控制处理主板一体的方式，直接将超声波信号处理后的数字信号通过CAN总线传输给终端设备，解决了超声波信号长距离传输容易受到干扰的问题，既提高了处理速率，又降低干扰问题，并且大幅度提高绕车一周评判正确率。

附图说明

图1为传统的UPA超声波雷达的电路模块组图；

图2为本实用新型中APA超声波雷达测距装置的电路模块组成图；

图3为本实用新型实施例中超声芯片E524.09的工作电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作更进一步的说明。

如图2所示，本实用新型公开了一种基于APA超声波探头和超声处理器E524.09的测距装置，主要包括：APA超声波探头(MA48AF15-20N)，APA超声处理器E524.09工作单元，MCU处理器芯片(STM32F103C8T6)，CAN收发器(SN65HVD230QD)以及供电的电源单元。其中APA探头与APA处理器相连，APA处理器与MCU相连，MCU与CAN收发器相连，CAN收发器通过CAN总线与车载终端相连，电源单元给APA处理器、MCU处理器、CAN收发器、APA探头供电。

本实施例中，APA处理器、MCU处理器和CAN收发器封装在一个控制主板上，APA超声波探头与APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器安装在一个盒体内。

如图3所示，E524.09芯片通过变压器TR1经APA探头向外发生超声波信号，然后通过检测返回的超声波信号时间及幅值进行障碍物判断及距离探测；E524.09芯片与主控MCU通信采用3线接口，其中VSUP_LINE和GND为电源和地线，DATA为专用的数据传输I/O线，这样相关的应用参数设置可以通过主控MCU经DATA线记录存储在E524.09芯片的EEPROM中。

本实用新型公开的科目三道路驾驶技能考试中学员绕车一周检测工作步骤如下：

步骤S1，MCU通过超声芯片E524.09控制MA48AF15-20N探头以一定的频率对外发送超声波；

步骤S2，超声波在传输过程中遇到障碍物返回，超声波探头在接收到返回的超声波后将信号反馈到超声芯片E524.09；

步骤S3，超声芯片E524.09接收到反馈信号后，对信号进行放大、过滤、修正等处理，确认为有效信号后，再将有效信号发送给MCU；

步骤S4，MCU接收到有效信号后，根据发送指令到接收指令的时间差，依据距离＝传播速度*传播时间/2，算出障碍物距离，其中超声波传播速度与温度的关系为V＝V0+0.607*T，V0为超声波在0摄氏度下的传播速度332m/s，T为温度(单位摄氏度)；

步骤S5，MCU将处理后的距离数据通过CAN总线发送给终端设备；

步骤S6，终端设备根据接收的距离数据判断学员绕车一周的动作。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述测距装置包括APA超声波探头、APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器，其中APA超声波探头与APA超声波处理器相连，APA超声波处理器与MCU处理器相连，MCU处理器与CAN收发器相连，CAN收发器通过CAN总线与车载终端相连。

2.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述APA超声波探头为村田MA48AF15-20N超声波探头。

3.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述APA超声波处理器为ELMOS公司E524.09处理芯片。

4.如权利要求3所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述E524.09处理芯片的3线接口具有用于数据传输的专用I/O线。

5.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述MCU处理器为ST公司STM32F103C8T6处理器芯片。

6.如权利要求5所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述MCU处理器集成有CAN通信接口。

7.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述CAN收发器为SN65HVD230QD收发器。

8.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述APA超声波处理器、MCU处理器和CAN收发器封装在一个控制主板上。

9.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述APA超声波探头与APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器安装在一个盒体内。

10.如权利要求1所述的一种基于APA超声波雷达的测距装置，其特征在于，所述雷达测距装置还包括电源单元，所述电源单元给APA超声波处理器、MCU处理器、CAN收发器、APA探头供电。

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